JP2653231B2 - スポット溶接用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はスポット溶接用の多関節型のロボットに関
し、さらに詳しくはロボットアーム先端のスポット溶接
ガンに対する給電系の改良に関する。

従来の技術 この種のスポット溶接用ロボットの給電系に関するも
のとして例えば特開昭58−173088号公報および特開昭58
−176086号公報に開示されているものがある。

この従来の技術においては、先端にスポット溶接ガン
が装着されるロボットアーム内に複数の給電パイプを配
置するとともに、各給電パイプに固定電極板を固定し、
この固定電極板に対向する非回転の可動電極板をシリン
ダあるいは環状隔膜体等のアクチュエータにより固定電
極板に対し圧接・離間させることで溶接電流の断接を行
うようにしている。

また、上記の給電パイプ自体あるいはパイプ同士の間
の空間を冷却水や空気圧の通路として利用し、給電パイ
プの後端に回転継手を設けることによりスポット溶接ガ
ンに必要な冷却水や作動空気圧を供給するようにしてい
る。

発明が解決しようとする課題 上記のような従来の構造においては、固定電極板と可
動電極板との接触部における過熱を考慮すると、例えば
特開昭58−176086号公報に示されているように可動電極
板に冷却手段として冷却管を設ける必要があり、その結
果として電極板の構造が複雑になる。

また、ロボットアーム内の空間が給電系のほか冷却水
や作動空気圧の通路で占有されてしまうことから、ロボ
ットアーム内に例えば手首側の動作自由度を機能させる
ための動力伝達手段等を設けることができない。

そのため、例えば特開昭58−173088号公報のように手
首側の動作自由度を機能させるためのモータ等の駆動手
段を手首の近くに設けなければならず、それにより手首
部分の大型化と重量増加を招くほか、手首の近くに駆動
手段を設けるとその部分については上記の給電系をロボ
ットアームの外に一旦導かなければならず、手首部分を
コンパクトにまとめることが一層困難となる。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもの
で、従来の構造と同等の機能を有しながらも可動電極板
の簡素化を図り、同時に手首（リスト部）部分の小型化
と重量軽減を図ったロボットの構造を提供することにあ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、鉛直な第１の軸心を回転中心として旋回可
能な旋回ベースと、水平な第２の軸心を回転中心として
旋回ベースに回転可能に結合されたロアアームと、水平
な第３の軸心を回転中心としてロアアームに回転可能に
結合されたアームブラケットと、アームブラケットに支
持されたアッパーアームとを有し、アッパーアームはア
ッパーアーム自体の軸心を回転中心としてアームブラケ
ットに回転可能に支持され、先端にはスポット溶接ガン
が装着される１軸または複数軸の回転自由度をつリスト
部を備える一方、後端部にはスポット溶接ガンに給電す
るための回転継手タイプの給電装置を備えた構造であっ
て、前記給電装置は、アッパーアーム内に同芯状に固定
配置されて、溶接電流の電路として機能すると同時に冷
却水通路を形成する一対の給電パイプと、各給電パイプ
の後端に固定された固定電極板と、固定電極板同士の対
向間隙内に軸方向移動可能に配置されて前記冷却水通路
に連通する給排水用のポートが形成された一対の可動電
極板と、可動電極板同士の対向間隙内に配置され、固定
電極板に対し可動電極板を圧接・離間させるダイヤフラ
ムアクチュエータとから構成される。

そして、給電パイプ内に、リスト部の回転自由度を機
能させる際に必要な回転動力を伝達するドライブシャフ
トを挿通させるとともに、このドライブシャフトを回転
駆動するための回転駆動手段を前記アッパーアームの後
端側に配置した構造とする。

作用 この構造によると、固定電極板に対し可動電極板を圧
接・離間させることで溶接電流の断接が行われ、給電パ
イプを通してアッパーアーム先端のスポット溶接ガンに
溶接電流が供給される。

そして、スポット溶接ガンの電極チップの冷却に必要
な冷却水は、可動電極板に形成されたポートから流入し
た上でアッパーアーム内の冷却水通路を通ってスポット
溶接ガンに供給され、そののちリターン側の冷却水通路
を通ってもう一方のポートから排出される。

この時、可動電極板自体が給排水のためのポートを兼
ねているので、従来のように可動電極板に別の冷却手段
を設ける必要がない。

また、リスト部の回転自由度を機能させるためのドラ
イブシャフトが給電パイプ内を通っている一方、そのド
ライブシャフトを回転駆動するための駆動モータ等の回
転駆動手段を実質的にアッパーアームの後端部に集約し
て配置したことにより、リスト部近くにモータ等を配置
する必要がなくなる。

実施例 第２図は本発明の一実施例を示すロボット全体の構成
説明図で、このロボット１は、大別して、台座２上に位
置して鉛直な第１の軸心３を回転中心として矢印ａ方向
に旋回可能な旋回ベース４と、水平な第２の軸心５を回
転中心として旋回ベース４に回転可能に連結されたロア
アーム６と、水平な第３の軸心７を回転中心としてロア
アーム６に回転可能に結合されたアームブラケット８、
およびアームブラケット８に第４の軸心９を回転中心と
して矢印ｄ方向に回転可能に支持されたアッパーアーム
10とから構成される。

旋回ベース４は旋回ベース４自体が内蔵する図示外の
モータによって旋回駆動され、またロアアーム６は図示
しないモータによって矢印ｂ方向に回転駆動される。

旋回ベース４とアームブラケット８との間には、ロア
アーム６と平行に補助アーム11が設けられており、旋回
ベース４、ロアアーム６、アームブラケット８および補
助アーム11とで四節平行リンク機構を構成している一
方、補助アーム11の下端は第１の軸心５を回転中心とし
て矢印c1方向に回転駆動されるリンク12に結合されてい
る。したがって、リンク12が矢印c1方向に回転駆動され
ることで、ロアアーム６の姿勢にかかわらず第３の軸心
７を回転中心としてアームブラケット８が矢印ｃ方向に
回転する。

アッパーアーム10の外周には、ドライブギヤ13と噛み
合うドリブンギヤ14が固定されており、減速機15と一体
のモータ16によりドライブギヤ13が回転駆動されること
でアッパーアーム10が矢印ｄ方向に回転する。

アッパーアーム10の先端には、第５の軸心17を回転中
心とした矢印ｅ方向の回転自由度と第６の軸心18を回転
中心とした矢印ｆ方向の回転自由度とをもつリスト部19
が結合されており、リスト部19の先端面20に図示外のス
ポット溶接ガンが装着される。

アッパーアーム10を支持しているアームブラケット８
の後端にはリスト部19のためのモータ21,22が配置され
る。これらのモータ21,22の回転出力は後述するように
アッパーアーム10内のドライブシャフト46,47を介して
リスト部19に伝達されるようになっており、これにより
リスト部19の全部または一部が矢印ｅ方向およびｆ方向
に回転する。

以上によりロボット１は全体として矢印a,b,c,d,e,f
方向の６軸の自由度を有している。

アッパーアーム10の後端部には、リスト部19先端のス
ポット溶接ガンに対し溶接電流を供給すると同時に電極
チップ冷却用の冷却水を供給するための給電装置23が設
けられている。

この給電・給水のための経路は、後述するように給電
装置23からアッパーアーム10内を通った上で取出部24に
おいてアッパーアーム10外に取り出され、この取出部24
から図示外のケーブルやホースを介して再び給電装置23
と同構造のリスト部19側の給電装置25に接続される。さ
らに、給電装置25から取出部26および給電装置27を経た
のち先端面20のコネクタ（図示省略）等を経て最終的に
スポット溶接ガンに接続される。

第１図は給電装置23の詳細を示す図で、ベアリング28
によりアームブラケット８に回転可能に支持されたアッ
パーアーム10内には、２本の給電パイプ29,30が絶縁体3
1を介して互いに同芯状に固定配置されており、これら
の給電パイプ29,30は前述したように取出部24の導電体
に接続されていて、スポット溶接ガンに必要な溶接電流
を供給する電気導体として機能する。そして、内側の給
電パイプ30には冷却水通路32が形成されているととも
に、給電パイプ29,30同士の間にも冷却水通路33が形成
されている。

各給電パイプ29,30の後端部にはそれぞれに固定電極
板34または35が結合されており、これらの固定電極34,3
5同士の間には一対の可動電極板36,37が配置されてい
る。可動電極板36,37は適宜の回り止め手段によりその
回り止めが施されていて給電パイプ29,30の軸方向にの
み移動可能となっており、各可動電極板36,37は図示外
の溶接トランスの端子に接続されている。

可動電極板36,37同士の間にはダイヤフラムアクチュ
エータ38が設けられている。このダイヤフラムアクチュ
エータ38は、内部に空間を設けたリング39の両側面にダ
イヤフラム40を貼着し、そのダイヤフラム40を絶縁体41
を介して各可動電極板36,37に固定支持させたもので、
ポート42からダイヤフラムアクチュエータ38内に圧縮空
気を供給すればダイヤフラム40の膨張により可動電極板
36,37が固定電極板34,35に圧接し、逆にダイヤフラムア
クチュエータ38内の空気を抜けば可動電極板36,37が固
定電極板34,35から離れて両者の間に所定のギャップＧ
が確保されるようになっている。

つまり、ダイヤフラムアクチュエータ38は固定電極板
34,35に対し可動電極板36,37を圧接もしくは離間させる
ことで、双方の電極板34,35と36,37との間で溶接電流の
供給を断接する役目をする。

可動電極板36,37には冷却水の給排水のためのポート4
3,44が形成されており、これらのポート43,44はＯリン
グ45でシールされることで相互に独立している。そし
て、一方のポート43は冷却水通路33に、他方のポート44
は冷却水通路32にそれぞれ接続されている。

給電パイプ30内には、リスト部19の矢印ｅ方向および
ｆ方向の回転部に必要な回転動力を伝達するためドライ
ブシャフト46,47が同芯状に配置されている。各ドライ
ブシャフト46,47はアームブラケット８にベアリング48,
49を介して回転可能に支持されている一方、各ドライブ
シャフト46,47の後端にはドリブンギヤ50または51が固
定されている。そして、一方のドリブンギヤ50は第２図
にも示すようにモータ21によって駆動されるドライブギ
ヤ52に噛み合っており、他方のドリブンギヤ51はモータ
22によって駆動されるドライブギヤ53に噛み合ってい
る。

このように構成されたスポット溶接用ロボットにおい
ては、前述したようにダイヤフラムアクチュエータ38を
作動させて可動電極板36,37を固定電極板34,35に圧接・
離間させることによりスポット溶接に必要な溶接電流の
断接が行われ、溶接電流は可動電極板36,37から固定電
極板34,35および給電パイプ29,30を経て最終的にスポッ
ト溶接ガンの電極チップ間に通電される。

また、電極チップの冷却に必要な冷却水は、例えばポ
ート43および一方の冷却水通路33を経て電極チップに供
給された上、他方の冷却水通路32をリターン側としてポ
ート44から排出されることで循環する。

さらに、第２図にも示したようにリスト部19に矢印ｅ
方向もしくはｆ方向の回転運動が必要な場合には、モー
タ21または22の回転動力がドライブシャフト46または47
に伝達され、さらにこのドライブシャフト46,47から図
示外のベベルギヤ等を介して矢印ｅ方向もしくはｆ方向
の回転部分に伝達されることで所期の目的が達成され
る。

ここで、上記実施例において給電・給水系だけについ
て説明したが、例えば第１図のドライブシャフト47内に
空気通路を設ければ、例えばスポット溶接ガンの開閉動
作に必要な圧縮空気についても同様に供給することがで
きる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、給電装置の可動電極板
内に、冷却水の給排水のための冷却水通路の一部となる
ポートを形成したことにより、従来のように冷却水の給
排水系とは別に可動電極板内に冷却管を設ける必要がな
くなることから可動電極板の構造を簡素化できる。

加えて、可動電極板を動かすアクチュエータがダイヤ
フラム式のものであるため、例えば固定側および可動側
の双方の電極板同士の平行度に多少の誤差があったとし
てもそれを吸収できることから、接触不良による電食を
防止できる利点がある。

また、アッパーアーム内を給電・給水のための給電パ
イプとは別に、リスト部の回転部に回転動力を伝達する
ためのドライブシャフトが通っている一方、そのドライ
ブシャフトを回転駆動するための回転駆動手段をアッパ
ーアームの後端部に配置したことから、従来のようにリ
スト部の近くにモータ等の駆動手段を配置する必要がな
くなり、特にリスト部近傍の小型化と軽量化を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図で第２図の要部拡大
断面図、第２図は同じく本発明の一実施例を示すロボッ
ト全体の構成説明図である。 ３……第１の軸心、４……旋回ベース、５……第２の軸
心、６……ロアアーム、７……第３の軸心、８……アー
ムブラケット、９……第４の軸心、10……アッパーアー
ム、17……第５の軸心、18……第６の軸心、19……リス
ト部、21,22……モータ（回転駆動手段）、23……給電
装置、29,30……給電パイプ、32,33……冷却水通路、3
4,35……固定電極板、36,37……可動電極板、38……ダ
イヤフラムアクチュエータ、43,44……ポート、46,47…
…ドライブシャフト。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉛直な第１の軸心を回転中心として旋回可
   能な旋回ベースと、水平な第２の軸心を回転中心として
   旋回ベースに回転可能に結合されたロアアームと、水平
   な第３の軸心を回転中心としてロアアームに回転可能に
   結合されたアームブラケットと、アームブラケットに支
   持されたアッパーアームとを有し、 アッパーアームはアッパーアーム自体の軸心を回転中心
   としてアームブラケットに回転可能に支持され、先端に
   はスポット溶接ガンが装着される１軸または複数軸の回
   転自由度をもつリスト部を備える一方、後端部にはスポ
   ット溶接ガンに給電するための回転継手タイプの給電装
   置を備えた構造であって、 前記給電装置は、 アッパーアーム内に同芯状に固定配置されて、溶接電流
   の電路として機能すると同時に冷却水通路を形成する一
   対の給電パイプと、 各給電パイプの後端に固定された固定電極板と、 固定電極板同士の対向間隙内に軸方向移動可能に配置さ
   れて前記冷却水通路に連通する給排水用のポートが形成
   された一対の可動電極板と、 可動電極板同士の対向間隙内に配置され、固定電極板に
   対し可動電極板を圧接・離間させるダイヤフラムアクチ
   ュエータとから構成され、 前記給電パイプ内に、リスト部の回転自由度に必要な回
   転動力を伝達するドライブシャフトを挿通させるととも
   に、このドライブシャフトを回転駆動するための回転駆
   動手段を前記アッパーアームの後端側に配置したことを
   特徴とするスポット溶接用ロボット。